JP4554907B2 - 顕微鏡 - Google Patents

Description

本発明は、一般に、顕微鏡に関し、特に（複数の）構成要素を（それぞれ）受容する（複数の）受容領域を有する少なくとも１つのマガジンを有する顕微鏡、及びそのような顕微鏡で使用される構成要素に関する。本発明は、更に、顕微鏡による検査ないし測定の実行方法、並びに本発明の方法を実行するためのコンピュータプログラム及びコンピュータプログラム製品に関する。

既知の顕微鏡では、例えばフィルタ、プレパラート、対物レンズ等の種々異なる光学構成要素を使用することができるが、実際に使用される構成要素は、光軸に配さなければならない。測定プロセス中に、光学構成要素を交換する必要が生じることが場合によっては起こり得る。このような交換作業を容易にするために、複数の構成要素を同時に受容するよう作動するいわゆるマガジンが使用されている。

このようなマガジンは、一般に、複数の構成要素を受容可能な幾つかの受容領域を有する。この場合、フィルタ、プレパラート及び対物レンズに対しそれぞれ１つのマガジンを使用すると好都合である。

このようにして、例えば、検査過程で必要とされるフィルタをすべて１つのマガジン、いわゆるフィルタホイールに受容する。このフィルタホイールは、手作業で又はモータ駆動により調節することができるため、必要に応じて、実際に使用するフィルタを光軸へ配することができる。

蛍光測定（蛍光を利用した測定ないし観察）を行う場合、例えば、安全性の観点から、観察者を保護するために光軸にフィルタを配することが必要となる。そのような検査を行う場合、シャッタを開く前に適切なフィルタが光軸に配置していることが保証されていなければならない。適切なフィルタが光軸に配されている場合にのみ、シャッタを開くことが許される。

ところで、複数のフィルタの間で区別を行うために、これらのフィルタをラベル等で標識する方法が知られている。標識付与及びこれに応じた特徴を有する特性表示は、手作業でデータベースに入力される。このデータベースのアップデートは、とりわけフィルタの特性を変更する場合、取り違えを防ぐため、常に検査しなければならない。作動プロセスが自動化される場合は、フィルタをマガジンの正しい位置に配置することが必要である。データベース中の特徴付けられた特性データの検査は、自動作動中は、行うことは全くできない。しかしながら、まさに自動作動中にこそ、誤った組合せの構成要素が光軸に位置する場合、アプリケーションを自動的に中断ないし起動阻止することが保証されなければならない。

それゆえ、本発明の課題は、安全性に関する上述の要求を充足し、信頼性のある自動的作動を可能とする顕微鏡を提供することである。更に、当該顕微鏡で使用される構成要素、該顕微鏡による検査実行方法、当該検査実行方法を実行するプログラム及びプログラム製品を提供することも本発明の課題である。

本発明の第１の視点により、複数のフィルタを（それぞれ）受容する複数の受容領域を有する少なくとも１つのマガジンを有する顕微鏡を提供する。この顕微鏡において、前記複数の受容領域に受容される複数のフィルタに、それぞれトランスポンダが配属されること、及び該トランスポンダに記録された（ないし伝送された）フィルタデータを読み取る読取ユニットを備えること、さらに電子的に作動可能なシャッタを備え、該シャッタは前記読取ユニットにより読取られた前記フィルタデータに応答して、予定の検査に適合するフィルタが光路にあるときにのみ当該シャッタが開くよう、作動すること、を特徴とする（形態１・基本構成１）。
更に、本発明の第２の視点により、トランスポンダが配属されることを特徴とするフィルタを提供する（形態１０・基本構成２）。
更に、本発明の第３の視点により、複数のフィルタを（それぞれ）受容する複数の受容領域を有する少なくとも１つのマガジンを有する顕微鏡による検査の実行方法を提供する。この検査実行方法において、前記複数の受容領域に配される複数のフィルタに配属されるトランスポンダに対し、読取ユニットによって読み取りが行われ、及び読み取られたフィルタデータに基づいて検査を実行すること、さらに予定の検査に適合するシャッタが光路にあるときにのみ、当該シャッタが開くよう前記読み取られたフィルタデータに基づいてシャッタを作動すること、を特徴とする（形態１３・基本構成３）。
更に、本発明の第４の視点により、コンピュータ又は相応の計算ユニット、とりわけ上記顕微鏡の電子制御装置の計算ユニットで実行される場合、上記検査実行方法のすべてのステップを実行するための、プログラムコード手段を有するコンピュータプログラムを提供する（形態２０・基本構成４）。即ち、コンピュータプログラムはコンピュータ又は相応の計算ユニットにより下記の検査方法：即ち、複数のフィルタを受容する複数の受容領域を有する少なくとも１つのマガジンを有する顕微鏡による検査の実行方法において、前記複数の受容領域に配される複数のフィルタにそれぞれ配属されるトランスポンダに対し、読取ユニットによって読み取りを行うステップ、読み取られたフィルタデータに基づいて検査を実行するステップ、さらに予定の検査に適合するシャッタが光路にあるときにのみ当該シャッタが開くよう前記読み取られたフィルタデータに基づいてシャッタを作動するステップを含む検査実行方法を実行するためのプログラムコード手段を有することを特徴とする。
更に、本発明の第５の視点により、コンピュータ又は相応の計算ユニット、とりわけ上記顕微鏡の電子制御装置の計算ユニットで実行される場合、上記検査実行方法を実行するためのプログラムコード手段を有する、コンピュータで読取可能なデータ記録媒体に記憶されているコンピュータプログラム製品を提供する（形態２１・基本構成５）。即ち、上記第４の視点に示すコンピュータプログラムを記憶したコンピュータプログラム製品である。

本発明の第１〜第５の各視点に対応する顕微鏡（基本構成１）、当該顕微鏡で使用されるフィルタ（基本構成２）、該顕微鏡による検査実行方法（基本構成３）、当該検査実行方法を実行するプログラム（基本構成４）及びプログラム製品（基本構成５）により、とりわけ顕微鏡等の光学装置において、安全性に関する上述の要求（例えば、各作動過程に対し適切なフィルタを光軸に配すること）が充足され、信頼性のある自動的作動も可能となる。
更に、各従属請求項により、付加的な効果が後述の通りそれぞれ達成される。

以下に本発明の好ましい実施の形態を示すが、これらは従属請求項の対象でもある。
（２） 上記の顕微鏡は、データを前記トランスポンダへ書き込む書込ユニットを備えることが好ましい（形態２）。
（３） 上記の顕微鏡は、プレパラートを受容するための受容領域を備えることが好ましい（形態３）。
（４） 上記の顕微鏡は、フィルタを受容するための受容領域を備えることが好ましい（形態４）。
（５） 上記の顕微鏡において、前記マガジンは、モータ制御可能に構成されることが好ましい（形態５）。
（６） 上記の顕微鏡は、前記トランスポンダにより読取られたデータに依存して作動プロセスを制御する電子制御ユニットを備えることが好ましい（形態６）。
（７） 上記の顕微鏡は、電子的に作動可能なシャッタを備えることが好ましい（形態７）。
（８） 上記の顕微鏡は、蛍光測定に適合するよう構成されることが好ましい（形態８）。
（９） 上記の顕微鏡は、ステレオ顕微鏡として構成されることが好ましい（形態９）。
（１１） 上記の構成要素は、少なくとも１つのフィルタを有することが好ましい（形態１１）。
（１２） 上記の構成要素は、少なくとも１つのプレパラートを有することが好ましい（形態１２）。
（１４） 上記の検査実行方法において、選択された方法に対し構成要素の誤った組合せが光軸に位置する場合、該方法は、前記データの読み取り後に中断されることが好ましい（形態１４）。
（１５） 上記の検査実行方法において、書込ユニットによってデータが前記トランスポンダへ書き込まれることが好ましい（形態１５）。
（１６） 上記の検査実行方法において、蛍光測定が実行されることが好ましい（形態１６）。
（１７） 上記の検査実行方法において、前記読み取られたデータに基づいてシャッタを作動することが好ましい（形態１７）。
（１８） 上記の検査実行方法において、前記読み取られたデータが記憶されることが好ましい（形態１８）。
（１９） 上記の検査実行方法において、前記記憶されたデータは、作動データ検出のために読み出されることが好ましい（形態１９）。

読取ユニットは、当該検出の時点に光軸に位置する構成要素に配属されているトランスポンダのデータを随時検出する（読取る）ことができる。蛍光測定（蛍光を利用する測定ないし検査）の場合、まず、必要なフィルタが光軸に配されているか否かが検査される。適切なフィルタが観察及び照明光路（光軸）に位置することが保証されてから初めて、目的に適合する態様で電気的に作動可能なシャッタが開かれる。

本発明の顕微鏡の一実施形態によれば、データをトランスポンダに書き込むよう作動する書込ユニットが備えられる。この書込ユニットによって、データをトランスポンダに書き込むことが可能となる。読取・書込組合せユニットを使用するのが好ましい。

本発明の顕微鏡により、無接触的なフィルタの同定が可能となり、この場合、双方向性データ伝送も可能となる。このようにして、例えば、ある特定のプレパラートが何回測定されたかを検査し、場合により所定の閾値を超えた場合測定を中断することを、確実に行うことが可能となる。

マガジンは、モータ制御可能であることが好ましい。

読み取ったデータに基づいて作動プロセスを制御する制御ユニットを備えることが好ましい。

本発明の顕微鏡は、とりわけ蛍光測定に適し、ステレオ顕微鏡として構成することも可能である。この場合、顕微鏡のいわゆる蛍光モジュールには、書込・読取ユニットが電子系に組み込まれ、フィルタ支持体にはトランスポンダが配設される。フィルタが回転されて観察用の光路（光軸）に配置されると、読取・書込ユニットは、同定要求をトランスポンダないし電子標識（これは、通常のごとくエネルギの供給は電界から受け、次いで固有のフィルタ基本データ（Filtereckdaten）を読取・書込ユニットに返送する）に伝送する。そして、データは、制御装置の電子計算ユニット（例えばマイクロコントローラ等）から内部バスシステムへ送られ、アプリケーションソフトウェアによって利用される。

本発明の構成要素は、とりわけ上述の顕微鏡での使用に利用され、例えば、少なくとも１つのフィルタ又はプレパラートを含む。この構成要素の特徴は、この構成要素にトランスポンダが配属（割当て配置）されることである。

（複数の）構成要素を（それぞれ）受容する（複数の）受容領域を有する少なくとも１つのマガジンを有する顕微鏡による検査ないし測定の本発明の実行方法では、受容領域に配された構成要素にトランスポンダが配属されることを前提としている。これらトランスポンダは、（１つの）読取ユニットによって、読み取りを実行可能に構成される。作動時には、光軸に配置されている構成要素に配属されているトランスポンダが読み取られる。そして、読み取られたデータに応じて、検査が実行される。

複数の構成要素の間違った組合せ又は不適切なフィルタが光軸に配されていることが確認されると、検査を中断することができる。例えば、蛍光検査の場合、使用されているシャッタが、読み取られたデータに基づいて作動される。

本発明の方法の一実施形態によれば、書込ユニットによって、データがトランスポンダに書き込まれる。

読み取られたデータを、記憶ユニットに記憶することも可能である。この場合、実際の作動状態は、所定時間遅れた時点において再現される。というのは、構成要素は、トランスポンダによって認識され、この情報は記憶されるからである。トランスポンダは、例えばフィルタの寿命又は所定のプレパラートの検査の回数等のような統計的評価に使用可能な作動データの検出にも使用することができる。

本発明のコンピュータプログラムは、コンピュータ又は相応の計算ユニット、とりわけ顕微鏡の作動プロセスを制御する制御装置の計算ユニットでコンピュータプログラムが実行される際に、本発明の方法のすべてのステップを実行するためのプログラムコード手段を含む。

本発明のコンピュータプログラム産物は、コンピュータで読み取り可能なデータ記録媒体に記憶されている上記プログラムコード手段を有する。

本発明により、モータ等により動力駆動されるステレオ顕微鏡においてフィルタホイール（回転支持体）に配されたフィルタの自動検出が可能となる。そのため、フィルタホイールないしフィルタレボルバに配設された遮断及び励起フィルタの無接触的同定が可能となる。全二重方式の作動における双方向データ伝送も実行可能である。読み取られたデータを不揮発性の書込み禁止記憶装置に付与することも可能である。付加的な安全措置として、データを暗号化することも可能である。フィルタに対する従来の標識付与とは異なり、例えば公差データ（Toleranzangaben）等の付加的情報を付与することも可能である。データは自動的にアップデートされるので、データのメンテナンスは必要ない。

本発明の顕微鏡は、体積の小さい単純な構造を有する。使用される各構成要素を特徴付ける取得データは、制御信号として作動し、顕微鏡の安全で信頼性のある作動を保証するので、本発明の顕微鏡は、とりわけ自動化された（連続）測定プロセスに適する。

以下に本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。なお、以下の実施例は、発明の理解の容易化のためのものであって、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲において当業者により実施可能な修正・変更等を排除することは意図しない。また、特許請求の範囲に付した図面参照符合も発明の理解の容易化のためのものであり、本発明を図示の態様に限定することは意図しない。例えば、上述した及び以下に記載される本発明の特徴は、本発明の枠内において、それぞれ与えられた組合せだけではなく、他の組合せ或いは単独でも使用することができる。なお、上記の点に関しては、補正・訂正後においても同様に妥当する。

図１に、本発明の顕微鏡の一例を模式的に示した。この顕微鏡は、全体として図面参照符号１０で示した。

図１には、更に、モータ等により動力駆動化された基台１２、自動化された照明ユニット１４、旋回可能なＵＶフィルタ１６、オートフォーカスユニット１８、モータ等により動力駆動化されたズームユニット２０、蛍光ユニット２２、接眼レンズ２４、及び鏡筒２６を示した。

蛍光ユニット２２には、シャッタ２８、トランスポンダが配属されている（複数の）フィルタを有するフィルタホイール３０、書込・読取ユニット３２、及び電子制御ユニット３４が含まれる。書込・読取ユニット３２は、同定要求を入力することにより、光軸に配されているフィルタに配属しているトランスポンダのデータを読み取る。このデータは、制御ユニット３４へ伝送され、そして内部バスシステムに移され、かくしてアプリケーションソフトウェアによって利用可能となる。

予定された検査に適合するフィルタが光軸に配置していることが確認されると、シャッタ２８は開放される。そうでない場合（例えば予定された検査に適合しないフィルタが光軸に配置している場合）には、検査プロセスは起動しないか、自動的に中断される。

図２に、本発明の顕微鏡の複数のフィルタが装填されたマガジンの一例としてのフィルタホイール４０の平面図を示した。

このフィルタホイール４０は、複数のフィルタ４４が装填可能なフィルタ支持体４６をそれぞれ１つ受容する４つの受容領域４２を有する。フィルタ支持体４６の各々には、それぞれ１つのトランスポンダ４８が配設される。このトランスポンダ４８は、（同じフィルタ支持体４６上に配されている）複数のフィルタ４４に配属（割当て）されている。

図３に、本発明の顕微鏡の作動プロセスによって実行される主要機能の一例を表したフローチャートを示した。作動プロセスの開始後、通常、第１ステップにおいて、フィルタ位置が顕微鏡から読み取られ、トランスポンダデータがフィルタから読み取られる。しかしながら、トランスポンダがフィルタに配属している場合は、フィルタ位置は、トランスポンダデータを読み取ることによって求めることができる。第２ステップでは、フィルタデータベースが読み取られる。このフィルタデータベースからのフィルタデータセットがトランスポンダからのフィルタデータと一致する場合、シャッタの作動が可能となる。一致しない場合は、シャッタは如何なる作動も行われず、シャッタは閉鎖された状態に維持される。

シャッタの作動が可能とされた後、シャッタは開放され、顕微鏡検査が開始可能となる。オプションのステップとしては、例えば、シャッタが開放されているか否かを再度検査するステップ、及び時間（例えば、検査に必要な時間）を測定するステップを設けることができる。測定された時間及びフィルタデータを履歴ファイルに記録するステップを設けることも可能である。

読取又は書込操作は何れも、図１の書込・読取ユニット３２によって実行することが好ましい。このプロセスは、図１に示した制御ユニット３４で実行されるコンピュータプログラムによって制御されることが好ましい。情報を記憶するために、記憶ユニットが設けられる。この記憶ユニットは、トランスポンダに含まれてもよく、また制御ユニット３４の一部であってもよい。

図４に、本発明の顕微鏡の作動プロセスの他の一例のフローチャートを示した。シャッタ機能を制御するために、まず、フィルタが（所定位置に）存在しているか否か、及び当該フィルタに配属（割当て）するトランスポンダから読み取ったデータは有効か否かを検査する。肯定（イエス）の場合、該フィルタデータは、図１に示した制御ユニット３４の一部でもあり得るホスト（プログラム）へ送信される。ここで、シャッタの開放の要求があれば、シャッタは開放され、検査は実行可能となる。開放要求がない場合は、シャッタは閉鎖されかつ閉鎖状態に維持される。他方、フィルタが（所定位置に）存在しないか、又はトランスポンダから読み取ったデータが有効でない場合は、状態「フィルタなし」がホストへ送信される。これによって、シャッタは閉鎖されかつ閉鎖された状態に維持される。

本発明の顕微鏡の一例の模式図。 本発明の顕微鏡の（フィルタが）装填されたマガジンの一例としてのフィルタホイールの模式図。 本発明の顕微鏡の作動プロセスの一例のフローチャート。 本発明の顕微鏡の作動プロセスの一例におけるシャッタ機能の一例のフローチャート。

符号の説明

１０ 顕微鏡
１２ 基台
１４ 照明ユニット
１６ ＵＶフィルタ
１８ オートフォーカスユニット
２０ ズームユニット
２２ 蛍光ユニット
２４ 接眼レンズ
２６ 鏡筒
２８ シャッタ
３０ フィルタホイール
３２ 書込・読取ユニット
３４ 制御ユニット
４０ フィルタホイール
４２ 受容領域
４４ フィルタ
４６ フィルタ支持体
４８ トランスポンダ

Claims (9)

1. 複数のフィルタ（４４）を受容する複数の受容領域（４２）を有する少なくとも１つのマガジン（３０、４０）を有する顕微鏡において、
   前記複数の受容領域（４２）に受容される複数のフィルタ（４４）に、それぞれトランスポンダ（４８）が配属されること、及び該トランスポンダ（４８）に記録されたフィルタデータを読み取る読取ユニットを備えること、さらに
   電子的に作動可能なシャッタ（２８）を備え、該シャッタは前記読取ユニットにより読取られた前記データに応答して、予定の検査に適合するフィルタが光路にあるときにのみ当該シャッタが開くよう、作動すること、
   を特徴とする顕微鏡。
2. データを前記トランスポンダ（４８）へ書き込む書込ユニットを備えること
   を特徴とする請求項１に記載の顕微鏡。
3. 前記トランスポンダ（４８）により読み取られたデータに依存して作動プロセスを制御する電子制御ユニット（３４）を備えること
   を特徴とする請求項１又は２に記載の顕微鏡。
4. 請求項１〜３の何れか一項に記載の顕微鏡に用いるためのフィルタであって、
   トランスポンダ（４８）が配属されること
   を特徴とするフィルタ。
5. 複数のフィルタ（４４）を受容する複数の受容領域（４２）を有する少なくとも１つのマガジン（３０、４０）を有する顕微鏡（１０）による検査の実行方法であって、
   前記複数の受容領域に配される複数のフィルタ（４４）にそれぞれ配属されるトランスポンダ（４８）に対し、読取ユニットによって読み取りが行われ、及び読み取られたフィルタデータに基づいて検査を実行すること、さらに
   予定の検査に適合するシャッタが光路にあるときにのみ、当該シャッタが開くよう前記読み取られたフィルタデータに基づいてシャッタを作動すること、
   を特徴とする検査実行方法。
6. 選択された方法に対し複数のフィルタの誤った組合せが光軸に位置する場合、該方法は、前記データの読み取り後に中断されること
   を特徴とする請求項５に記載の方法。
7. 書込ユニットによってデータが前記トランスポンダ（４８）へ書き込まれること
   を特徴とする請求項５又は６に記載の方法。
8. コンピュータ又は相応の計算ユニットにより下記の検査方法：
   即ち、複数のフィルタを受容する複数の受容領域を有する少なくとも１つのマガジンを有する顕微鏡による検査の実行方法において、
   前記複数の受容領域に配される複数のフィルタにそれぞれ配属されるトランスポンダに対し、読取ユニットによって読み取りを行うステップ、
   読み取られたフィルタデータに基づいて検査を実行するステップ、さらに
   予定の検査に適合するシャッタが光路にあるときにのみ当該シャッタが開くよう前記読み取られたフィルタデータに基づいてシャッタを作動するステップ
   を含む検査実行方法を実行するためのプログラムコード手段を有することを特徴とするコンピュータプログラム。
9. 請求項８に記載のコンピュータプログラムが、コンピュータで読取可能なデータ記録媒体に記憶されているコンピュータプログラム製品。

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